短程生物脫氮系統(tǒng)污泥基團(tuán)內(nèi)部氮素遷移轉(zhuǎn)化微生態(tài)特性試驗(yàn)研究.pdf

1、短程硝化是指將氨氧化控制在亞硝酸鹽階段,基于短程硝化的脫氮工藝(如短程硝化-反硝化,短程硝化-厭氧氨氧化)具有縮短反應(yīng)歷程、節(jié)能高效等特點(diǎn)被稱為短程生物脫氮工藝,在廢水生物處理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前,對生物脫氮系統(tǒng)性能的分析普遍停留在宏觀層面。微電極具有尺寸小,靈敏度高等特點(diǎn),能在不破壞污泥形態(tài)結(jié)構(gòu)的前提下測定污泥內(nèi)部微環(huán)境條件及氮素空間分布特征,成為污水處理微觀分析的有效技術(shù)手段。本文在宏觀分析SBR短程硝化系統(tǒng)和生物轉(zhuǎn)盤厭氧氨

2、氧化系統(tǒng)脫氮效能的基礎(chǔ)上,利用pH、NO3-、NO2-和NH4+微電極對系統(tǒng)中污泥基團(tuán)內(nèi)部微生態(tài)特性進(jìn)行研究,為深入了解微觀環(huán)境的反應(yīng)機(jī)理,優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行條件提供有力的理論依據(jù)。主要得出如下結(jié)論:
　　(1)對SBR系統(tǒng)中短程硝化特性研究發(fā)現(xiàn):隨著系統(tǒng)的運(yùn)行,AOB逐漸成為優(yōu)勢菌,氨氮去除率和亞硝氮累積率逐漸上升。氨氮的去除率從83.35％上升到91.87%,出水濃度從40.27mg/L逐漸下降到19.47mg/L。亞硝氮的積累率從

3、81.61%上升到90.74%,出水濃度從131.51mg/L逐漸上升到175.42mg/L。同時(shí),硝態(tài)氮的出水濃度逐漸降低。可見,在監(jiān)測期間,SBR反應(yīng)器穩(wěn)定的運(yùn)行。
　　(2)利用微電極對短程硝化系統(tǒng)運(yùn)行初期(第5天)和后期(第56天)污泥基團(tuán)內(nèi)部微生態(tài)特性測試發(fā)現(xiàn):隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,污泥內(nèi)亞硝化區(qū)域越靠近表層,從800μm(前期)縮短到600μm(后期)。同時(shí),后期污泥氨氮的降解速率和亞硝氮的生成速率更快,分別增至0.21

4、6μmol/(cm2·h)和0.163μmol/(cm2·h),氨氮的轉(zhuǎn)化率也從69.7%升高到85.1%。并且,后期污泥硝態(tài)氮生成速率變小?？梢?隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,短程硝化特征更加明顯,系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行。
　　(3)對生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)中厭氧氨氧化脫氮特性研究發(fā)現(xiàn),生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器具有良好的脫氮效能。氨氮平均去除率達(dá)到91.18%,亞硝氮平均去除率達(dá)到96.65%,出水濃度都很低?？偟コ蕿?6.03%,平均總氮容積負(fù)荷為0.41kg

5、/(m3·d),pH從7.92上升到8.14。
　　(4)利用微電極對不同pH條件下的厭氧氨氧化顆粒污泥內(nèi)部微生態(tài)特性測試發(fā)現(xiàn):隨著pH的升高,氨氮和亞硝氮的降解速率呈現(xiàn)先增大后減小趨勢。當(dāng)pH=7時(shí),氨氮和亞硝氮的降解速率分別為0.037μmol/(cm2·h)與0.039μmol/(cm2·h)。提升pH至8時(shí),氨氮和亞硝氮的降解速率增大,分別增加到0.042μmol/(cm2·h)與0.045μmol/(cm2·h)。進(jìn)一步

6、提高pH至9時(shí),氨氮和亞硝氮的降解速率明顯下降,分別僅為0.020μmol/(cm2·h)和0.024μmol/(cm2·h)?？梢?當(dāng)pH=8時(shí),厭氧氨氧化特征更明顯,反應(yīng)速率更快。
　　(5)在pH=8時(shí),利用微電極對不同溫度條件下的厭氧氨氧化顆粒污泥內(nèi)部微生態(tài)特性測試發(fā)現(xiàn):隨著溫度的升高,氨氮和亞硝氮的降解速率呈現(xiàn)逐漸增大趨勢。當(dāng)t=26℃時(shí),氨氮和亞硝氮的降解速率分別為0.048μmol/(cm2·h)與0.050μmol